Емкостно-электронный преобразователь для контроля плоскостности

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК А 09) 111) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ г 1 фуад гРм у ЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИД(56) 1, Авторское свидетельство СССРВ 453558, кл. С 01 В 7/08, 1975.2, Авторское свидетельство СССРВ 815476, кл. С 01 В /08, 1981(прототип),(54) (57) 1. ЕМКОСТНО-ЭЛЕКТРОННЫЙПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПЛОСКОСТНОСТИ, содержащий измерительные электроды, концентрически располагаемыев одной плоскости над контролируемойповерхностью и выполненные из отдельных элементов, образующих радиальные ряды с одинаковым количествомэлементов в каждом ряду, схему измерения и коммутатор с двумя переключателями, отличающийсятем, что, с целью повышения точностиконтроля и чувствительности преобразователя, он снабжен измерительными и опорными диодно-резисторнымицепями, аноды диодов которых объединены, точки соединения резисторови катодов диодов измерительных диодно-резисторных цепей подключены к выводам измерительных электродов соединительным кабелем, к выводам которого, подключены свободные выводы резисторов, делителями напряжения, выходы которых соединены с неподвижными контактами переключателей коммутатора, входы подключены к свободным выводам соединительного кабеля 51) С 01 В 7/08, С 01 В 7/28 а схема измерения выполнена в виде опорного делителя напряжения, образованного резисторами опорной диоднорезисторной цепи, первого и второго фильтров низких частот, входы которых подключены соответственно к подвижному контакту первого переключателя и выходу опорного делителя напряжения, сумматора, прямой и инверсный входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго фильтров низких частот, схемы сравнения, инвертирующий вход которой подключен к выходу сумматора, а выход соединен с выходной шиной преобразователя, генераТора импульсов, электронного ключа, вход которого подключен к выходу генератора импульсов, выход соединен с анодами диодов диодно-резисторных цепей, а шина питания электронного ключа соединена с ыходом схемы сравнения, дополнительных делителей напряжения, входы которых подключены к источнику опорного напряжения, а выходы соединены с неподвижнымиконтактами второго переключателя коммутатора, причем подвижньй контакт второго переключателя соединен с неинвертирукицим входом схемы сравнения и механически связан а подвижным контактом первого переключателя коммутатора.2, Преобразователь по и. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что он снабжен охранным электродом, установленным в одной плоскости с измерительными электродами и выполненным в виде решетки, в отверстиях которой размещены измерительные электр ды, дополнительной диодно-резисторной цепью, анод диода которой подключен к выходу электронного клю"ча, катод через резистор соединен 1149121с общей шиной, а к точке соединениярезистора и катода диода подключенвывод охранного электрода.Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению неэлектрических .величин электрическими методами, и предназначено для контроля плоскостнос ти.Целью изобретения является повышение точности контроля и чувствительности преобразователя.На чертеже изображена блок-схема 10 предлагаемого устройства.Емкостно-электронный преобразователь для контроля плоскости содержит схему 1 измерения, состоящую из генератора 2 импульсов, элек тронного ключа 3, вход которого подключей к выходу генератора 2 импульсов, первого фильтра 4 и второго фильтра 5 низких частот, сумматора 6, прямой и инверсный входы 20 которого. подключены соответственно к выходам первого фильтра 4 и второго фильтра 5 низких частот, схему 7 сравнения, инвертирующий вход ко торой подключен к выходу сумматора 25 , 6, а выход соединен с шиной питанияэлектронного ключа 3 и выходной шиной схемы 1 измерения. Устройство содержит также измерительные электроды 8, диэлектрическое основание 9, на котором в одной плоскости установлены измерительные электроды, охранный электрод 10; выполненный в виде решетки, в отверстиях которой установлены из 35 мерительные электроды 8, рабочая поверхность электродов покрыта слоем диэлектрика 11, диоды 12 и резисторы 13 измерительных диодно-резисторнык цепей, к точкам соединенияЮ которых подключены выводы измерительных электродов 8, а к топке соединения катода диода 14 и резистора 15 дополнительной диодно-резис 45 торной цепи подключен вывод охранного электрода 1 О, соединительный кабель 16, подключающий выход электронного ключа 3 схемы 1 измерения к объединенным анодам диодов 12 и диода 14, делители 17 напряжения, входы которых через соединительный кабель 16 связаны со свободными выводами резисторов 13. Коммутатор состоит из двух переключателей 18 и 19. Неподвижные контакты пер- вого переключателя 18 соединены с выходами делителя 17 напряжения.Подвижный контакт второго переклю-, чателя 19 механически сязан с подвижным контактом первого переключателя 18, соединенным с входом первого фильтра 4 низких частот схемы 1 измерения. Неподвижные контакты второго переключателя 19 и выходы дополнительных делителей 20 напряжения соединены, а входы дополнительных делителей 20 напряжения подключены к источнику опорного напряжения. Подвижный контакт второго переключателя 19 подключены к неинвертирующему входу схемы 7 сравнения схемы 1 измерения. Опорная диодно-резисторая цепь, состоящая из диода 21 и резисторов 22 и 23 и образующая опорный делитель напряжения, подключена к выходу электронного ключа 3 схемы 1 измерения.Выход опорного делителя напряжения соединен с входом второго фильтра 5 низких частот схемы 1 измерения.Преобразователь работает следующим образом. Измерительные .электроды 8 запитываются прямоугольными импульсами напряжения с выхода электронного ключа 3 через диоды 12 измерительных диодно-резисторных цепей. При этом в точках соединения катодов диодов 12 и резисторов 13 с выводами измерительных электродов 8 формируются импульсы напряжения с. длительностью спада, определяемой постоянной времени разрядной цепи конденсатора, образованного измерительными элек3 1149 тродами 8 и измеряемой плоской металлической поверхностью.1В точке соединения резисторов 22 и 23 опорной диодно-резисторной цепи5 формируются прямоугольные импульсы напряжения.В зависимости от положения первого переключателя 18 и второго переключателя 19 на.вход первого фильтра 4 низких частот подается импульсное напряжение с выхода одного из делителей 17 напряжения, а на неинвертирующий вход схемы 7 сравнения - постоянное напряжение с соответствующего дополнительного делителя 20 напряжения. На -выходах первого фильт- . ра 4 и второго фильтра 5 низких частот формируются напряжения, пропорциональные средним значениям импульсных напряжений, снимаемых соответственно с выхода делителей 17 напряжения, подключенных к входу фильт ра 4 низких частот и опорного дели- . теля напряженияна резисторах 22 и 23. На выходе сумматора 6 формируется напряжение, функционально связанное с величиной измеряемого зазора между измеряемой плоской металлической поверхностью н изме 30 рительными. электродами 8, измерительная диодно-резисторная цепь каждого из которых подключена к входу первого фильтра 4 низких частот.Выходное напряжение схемы измерения преобразователя линейно зависит от величины зазора между измерительным электродом и измеряемой плоской металлической поверхностью.Последовательно опрашивая с помощью коммутатора измерительные электроды 8, измеряют отклонения от плоскостности металлической поверхности. Параметры донолнительной диодно-резисторной цепи, .состоящей из диода 14 и резистора 15, выбирают таким образом, чтобы форма и величина напряжения на измерйтельных электродах 8 и охранном электроде 10 были одинаковыми.Это позволяет получить однород 50 ность электрического поля в зазоре 21 4между измерительными электродами 8 и измеряемой плоской металлической поверхностью, повышающую линейность зависимости выходного напряжения преобразователя от величины зазора.Настройка емкостно-электронного преобразователя осуществляется следующим образом.Отключением инвертирующего входа схемы 7 сравнения от сумматора 6 устанавливают на выходе схемы 7 сравнения максимальное положительное напряжение, которое подается на шину питания электронного ключа 3. Затем удаляют измерительные электроды 8 на достаточно большое расстояние от эталонной плоской металличес,кой поверхности, при котором можно принять величину зазора между измерительными электродами 8 и эталонной плоской металлической поверхностью равной бесконечности, Последовательно подключая цепи измерительных электродов 8 с помощью коммутатора, добиваются отсутствия напряжения на выходе сумматора 6 изменением коэффициентов передачи делителей 17 напряжения. Отсутствие напряжения на выходе сумматора 6 свидетельствует о равновесии импульсных мостов схем, образованных опорной диодно-резисторной цепью с каждой из измерительных диодно-резисторных цепей. После этого соединяют инвертирующий вход схемы 7 сравнения с вьпсодом сумматора 6, устанавливают измерительные электроды на эталонной плоской металлической поверхности и, изменяя коэффициенты передачи делителей 20 напряжения и контролируя выходное напряжение преобразователя, компенсируют неидентичность параметров измерительных диодно-резисториых цепей и геометрических размеров измерительных электродов 8. Для каждого положения коммутатора устанавливается оптимальный коэффициент передачи, что позволяет получить одинаковую чувствительность преобразователяк величине измеряемого зазора длявсех измерительных электродов 8.1149121 ставитель В.Мамонтхред А.Бабинец акаэ 1863 2 51нного комитета ений и открыти 35, Раущская н Тираж ВНИИПИ Государств по делам изобре 113035, Москва, Ж